2021年, 第35卷, 第11期 刊出日期：2021-11-10
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核农学报. 2021, 35(11): 2441-2450. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2441
为探讨γ射线辐射引起水稻损伤效应的小RNA变异,采用0、300和400 Gy的60Co-γ射线辐射处理水稻高粳糯种子,利用Illumina HiSeqTM 2500高通量测序平台对辐射后的高粳糯三叶期叶片进行小RNA测序。结果显示,0 Gy(对照)组共获得7 395 578个小RNA,254个已知miRNA成熟序列,26个新miRNA成熟序列;300 Gy剂量组(Gy3)共获得10 315 701个小RNA,265个已知miRNA成熟序列,29个新miRNA成熟序列;400 Gy剂量组(Gy4)共获得6 469 869个小RNA,261个已知miRNA成熟序列,29个新miRNA成熟序列。GO富集分析显示,Gy4 vs CK组差异miRNAs对应的候选基因富集到生物过程、细胞组分和分子功能三大类共58个小类,其中涉及分子功能的基因最多。Gy3 vs Gy4组差异miRNAs对应的候选基因富集到生物过程和分子功能两大类共7个小类,以离子结合、过渡金属离子结合和氧化还原酶活性占主要比例。KEGG富集分析显示前20条显著富集途径,Gy3 vs CK组差异miRNAs对应的候选基因富集到植物病原互作最高,富集最显著的是植物昼夜节律。Gy4 vs CK组差异miRNAs对应的候选基因组富集到代谢途径最高,富集最显著的是甘油磷脂代谢和醚脂类代谢,Gy3 vs Gy4组差异miRNAs对应的候选基因富集到甘油磷脂代谢、真核生物的核糖体发生和内吞作用三个途径最高,富集最显著的是醚脂类代谢。本研究从RNA水平为辐射诱变水稻引起当代的苗期损伤效应提供了新见解。
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核农学报. 2021, 35(11): 2451-2462. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2451
温敏型水稻叶色突变基因的挖掘可以丰富水稻遗传资源,且为研究低温调控叶绿体发育机制的材料。本研究利用60Co射线辐射诱变贵州地方稻种资源桥港珍珠米,获得一个新的白条纹转绿突变体wsl887。通过表型鉴定和主要农艺性状调查可知,在自然条件下wsl887叶幼苗呈现白条纹表型,成熟后主要农艺性状与野生型相比均无显著差异;在20℃条件下wsl887叶片呈现白化,光合色素含量显著降低;在25℃条件下wsl887叶片呈现白色条纹,光合色素含量显著升高;在30℃条件下wsl887叶色与野生型无明显差异,光合色素含量无显著差异。透射电镜观察显示,在20℃条件下,wsl887叶肉细胞中无叶绿体或者叶绿体发育畸形;在30℃条件下,wsl887叶绿体数量和形态均恢复正常。qRT-PCR分析表明,wsl887在20℃和30℃条件下,与野生型相比,部分光合色素代谢途径基因、光合作用及线粒体电子传递相关基因的表达水平呈现不同程度的变化。遗传分析表明,wsl887突变体的表型受一对隐性核基因WSL887控制,该基因被定位于2号染色体上的SSR标记RM262和RM5427之间,物理距离为743.6 kb。该白条纹转绿突变体wsl887是一个新的温敏型叶色突变体,在自然条件下其主要农艺性状没有发生显著变化,未对植株产量造成影响,因此在杂交水稻上具有较大的应用价值。在不同温度条件下,由细胞质编码的基因表达量均显著减少,由此推测该突变基因可能与细胞质中叶绿体的发育有关。本研究结果为进一步克隆wsl887突变基因和研究基因功能奠定了一定的理论基础。
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核农学报. 2021, 35(11): 2463-2469. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2463
为探究秋水仙素处理对蝴蝶兰染色体加倍的效果,本研究以蝴蝶兰杂交组合H-03(2n=2x=38)的原球茎为材料,采用共培法诱导多倍体,秋水仙素浓度分别为0.05%、0.1%、0.2%,处理时间分别为5、10、15 d。结果表明,0.05%浓度的秋水仙素处理15 d效果最佳,变异率为50.00%,变异株存活率为30.00%;对处理后的植株进行流式细胞仪鉴定和染色体压片分析,发现变异株存在大量嵌合体;与对照相比,变异株形态特征表现为植株矮化、叶色加深、叶片表面粗糙、叶片变大、叶片偏短或偏圆等,部分植株表现出植株畸形或叶片扭曲;气孔观测结果表明,变异株气孔偏圆,单位面积气孔数减少,气孔增大,长、宽较对照分别增长76.45%、38.99%。本研究结果为蝴蝶兰体细胞无性系变异新品种的培育提供了参考。
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核农学报. 2021, 35(11): 2470-2481. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2470
为了培育高品质浙贝母鳞茎,本研究以浙贝3号为材料,采用蒽酮法、高效液相色谱(HPLC)技术和试剂盒法测定浙贝母鳞茎发育过程中淀粉与蔗糖的含量变化;采用同源克隆、cDNA末端快速扩增技术(RACE)克隆蔗糖代谢关键酶基因,使用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)测定各基因表达量并进行相关性分析。结果发现,鳞茎中淀粉含量在成熟期达到最大值,可溶性总糖和蔗糖含量在鳞茎发育初期和末期最高,AGP2、AGP3、GBSS、SSS在鳞茎中表达量最高,AGP1在根中表达量最高,5个基因均与淀粉含量显著相关(相关系数分别为0.930、0.839、0.582、0.561和0.826),SS主要表达部位为鳞茎,SPS为叶片,二者均与蔗糖含量呈显著相关性(相关系数为0.575和0.536)。本研究为淀粉、蔗糖代谢基因功能验证,以及浙贝母分子育种与分子调控鳞茎发育相关研究奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(11): 2482-2492. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2482
在植物中Orange (Or) 蛋白对类胡萝卜素的生物合成和积累具有重要的作用。对胡萝卜全基因组分析后鉴定到3个Or基因,为分析3个Or基因与类胡萝卜素合成的相关性,以橙色胡萝卜品种黑田五寸为研究材料,克隆得到3个Or基因,并对其进行生物信息学分析及实时荧光定量(qRT-PCR)分析。序列分析表明,DcOr1、DcOr2和DcOr3的开放阅读框(ORF)全长分别为933、858 和939 bp,分别编码310、285和312个氨基酸;推测的氨基酸序列含有4个高度保守的富含半胱氨酸区域。DcOr1和DcOr3均由8个外显子和7个内含子组成,DcOr2由7个外显子和6个内含子组成。进化树分析显示,DcOr1与DcOr2进化关系最近,而DcOr3与三裂叶薯Or蛋白(XP_031112030.1)进化关系最近。qRT-PCR结果表明,3个DcOr基因在30、60、90和120 d的胡萝卜根中均有表达,其中DcOr2的相对表达量最低,DcOr3在各个阶段的相对表达量都为最高,在90 d时达到峰值,且相对表达量趋势与DcPSY1和DcPSY2最接近,推测DcOr3与胡萝卜类胡萝卜素合成最相关。本研究为探究胡萝卜生长发育过程中类胡萝卜素的生物合成机制提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2493-2500. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2493
番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)严重威胁茄科蔬菜作物的生产。抗性标记Ty-1和Ty-3是一对等位基因,在番茄抗TYLCV育种中应用较为广泛。为了探究Ty-1/Ty-3抗病毒分子机制,本研究以携带Ty-1/Ty-3抗性标记的番茄Y19为材料,利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术,沉默RNA干扰(RNAi)机制关键基因,即番茄核糖核酸内切酶编码基因2a/b/c/d(SlDCL2)和番茄核糖核酸内切酶编码基因4(SlDCL4),初步分析其在Ty-1/Ty-3抗TYLCV中的功能。PCR与测序结果发现SlDCL2、SlDCL4的VIGS沉默载体pTRV2∶SlDCL2和pTRV2∶SlDCL4构建成功。以沉默番茄八氢番茄红素脱氢酶(SlPDS)基因为标记植株,定量PCR检测SlDCL2、SlDCL4沉默株系中SlDCL2、SlDCL4基因的沉默效率,结果显示SlDCL2、SlDCL4沉默株系中对应基因的表达均小于对照植株的50%,表明SlDCL2、SlDCL4沉默载体确实可以降低对应基因的表达,且不影响其他DCL基因的表达。VIGS沉默植株SlDCL2、SlDCL4基因后接种TYLCV,接种TYLCV 30dpi结果显示,Y9材料表现出明显的TYLCV病毒症状,通过比较植株发病严重度发现,SlDCL2、SlDCL4沉默株系发病严重度分别为1.97、2.35,显著高于空载体注射株系(0.14)和对照株系(0.07)。本研究结果表明RNAi通路关键基因SlDCL2、SlDCL4在Ty-1/Ty-3抗TYLCV中发挥着重要作用,这为利用Ty-1/3抗性标记基因育种奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(11): 2501-2511. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2501
植物果聚糖是一类重要的可溶性碳水化合物,其在植物中的积累可提高植物的抗逆性。为了解大蒜蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶的序列特征和功能,本研究采用TA克隆方法(Original TA Cloning Kit)得到乐都紫皮大蒜As-1-SST基因全长序列,利用BLAST、DNAMAN、ProtParam、SWISS-MODEL、MEGA等生物信息工具分析其序列特征,通过荧光定量PCR(qRT-PCR)分析As-1-SST基因在大蒜根、假茎、叶片和鳞芽中的表达差异及其对低温和干旱胁迫的响应情况。结果表明,大蒜As-1-SST基因全长1 872 bp, 编码623个氨基酸,推测蛋白质分子质量为69.76 kDa,理论等电点为5.19,为不稳定亲水性蛋白;亚细胞定位预测结果显示,As-1-SST蛋白主要定位于液泡,该蛋白无信号肽,包含2个特异位点,属于糖苷水解酶32(GH32)家族。在进化关系上,大蒜As-1-SST与百合科的洋葱1-SST亲缘关系最为接近。qRT-PCR分析表明,As-1-SST基因在根中的表达量最高,其次是假茎,在鳞芽和叶片中表达水平较低,具有明显的组织特异性;不同组织As-1-SST对于低温及干旱胁迫的响应差异显著,低温胁迫显著诱导了根、假茎、叶片中As-1-SST的表达,而干旱胁迫只显著提高了鳞芽中As-1-SST的表达量,说明大蒜各组织As-1-SST对逆境信号的响应机制不同。本研究为进一步鉴定大蒜果聚糖合成酶基因的生物信息学功能和表达调控机制提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2512-2520. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2512
为明确谷子八氢番茄红素合成酶基因与谷子米色形成的相关性,本研究从黄色和白色2种不同米色谷子中克隆出SiPSY1基因的cDNA全长序列,并进行生物信息学分析,同时,利用实时荧光定量PCR方法检测该基因在谷子米色形成过程中的表达模式。结果表明,SiPSY1基因编码序列(CDS)全长为1 248 bp,共编码415个氨基酸。SiPSY1蛋白的理论分子量为46.866 kDa,等电点为8.97,为不稳定亲水性蛋白。该蛋白的二级结构由α螺旋(57.35%)、不规则卷曲(29.64%)、延伸链结构(9.88%)和β转角(3.13%)四种结构组成。SiPSY1蛋白与玉米ZmPSY1的同源性较高,二者的亲缘关系较近。在谷子米色形成的初期和中期,黄色米色品种籽粒中SiPSY1基因的表达水平显著高于白色米色品种,而在米色形成后期,该基因在白色米色品种中的表达水平显著提高,并高于在黄色米色品种中的表达水平。随着籽粒成熟米色的形成,SiPSY1基因在黄色米色品种七月黄中的表达量呈先上升后显著下降的趋势,在白色米色品种中呈逐渐上升的趋势。通过对SiPSY1基因结构和表达特性的分析,初步推测谷子米色差异及形成与SiPSY1基因结构无关,而与基因的表达特性有一定的相关性。本研究结果为进一步阐明SiPSY1基因的功能以及谷子米色形成的分子机制奠定了基础。
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核农学报. 2021, 35(11): 2521-2527. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2521
为了解甘肃玉米镰孢茎腐病致病菌的种群结构和数量,于2015和2017年在甘肃省10个市(州)采集玉米茎腐病样品42份,根据形态学特征和EF-1α (tef)基因序列分析进行病原菌的种类鉴定。结果表明,共获得10种镰孢菌,分别为禾谷镰孢菌复合种(Fusarium graminearum species complex, FGSC, 59.3%)、拟轮枝镰孢(F.verticillioides,11.5%)、木贼镰孢(F. equiseti,10.3%)、胶孢镰孢(F. subglutinans,5.9%)、层出镰孢(F. proliferatum, 4.7%)、变红镰孢(F. incarnatum, 4.0%)、三线镰孢(F. tricinctum, 1.9%)、温带镰孢(F. temperatum, 1.2%)、锐顶镰孢(F. acuminatum,0.8%)和尖孢镰孢(F. oxysporum, 0.4%),其中三线镰孢和锐顶镰孢作为玉米茎腐病新病原,属国内外首次发现。禾谷镰孢菌复合种、拟轮枝镰孢、木贼镰孢和胶孢镰孢在甘肃四大生态区(陇东地区、陇南地区、陇中地区和河西走廊)均有分布,其余种仅在1~3个生态区分布。利用镰孢菌的特异性引物EF-1α (tef)对甘肃玉米镰孢茎腐病优势病原菌禾谷镰孢复合种进行种群检测,共鉴定出布氏镰孢(F. boothii)和禾谷镰孢2个种群,其比例为2.75∶1。选用玉米品种甘宇301按照柯赫氏法则进行致病性测定,结果发现10种镰孢菌均可致病。本研究结果为甘肃玉米茎腐病的综合防控提供了科学依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2528-2534. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2528
为探索不同浓度内生真菌GG22诱导子与地黄毛状根共培养不同时间后,对毛状根的生长及次生代谢产物合成的影响,本试验通过制备地黄内生真菌GG22诱导子溶液,加入已培养23 d的毛状根液体培养基中,使含诱导子的多糖浓度分别为0(对照)、10、30、50和100 mg·L-1,共培养0、3、5、8、11 d后,分别测定地黄毛状根的鲜重、干重、总环烯醚萜苷及毛蕊花糖苷的含量。结果表明,加入诱导子溶液的试验组毛状根的鲜重、干重、总环烯醚萜苷及毛蕊花糖苷的含量比对照组高。且通过变异系数权重法分析综合得分,得出最适宜诱导条件为诱导子浓度50 mg·L-1,共培养11 d。由此推测地黄内生真菌GG22诱导子在一定诱导浓度和培养天数下能够促进地黄毛状根的生长,并提高其次生代谢产物的含量。本试验结果为进一步研究地黄内生真菌GG22诱导子促进地黄次生代谢产物积累的分子机制提供了基础。
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核农学报. 2021, 35(11): 2535-2541. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2535
整合素β3作为整合素超家族的一员,在早期胚胎发育和胚胎附植中发挥着重要作用。为探究牦牛繁殖周期各阶段输卵管不同部位中整合素β3的表达情况,本研究采集繁殖周期不同阶段(卵泡期、黄体期和妊娠期)雌性牦牛的输卵管组织,按照输卵管不同部位(峡部、壶腹部和漏斗部)将试验材料分为九组,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)和蛋白免疫印迹(WB)检测整合素β3基因和蛋白在繁殖周期各阶段输卵管不同部位中的表达水平,运用免疫组织化学法对整合素β3进行定位。结果显示,在繁殖周期各阶段中,输卵管峡部的整合素β3表达量均显著高于壶腹部和漏斗部。在峡部中,整合素β3的表达量在妊娠期最高,黄体期最低;而在壶腹部和漏斗部中,整合素β3的表达量在卵泡期最高。免疫组织化学结果显示,整合素β3主要分布于牦牛输卵管的肌层、浆液腺、基细胞、黏膜上皮的分泌细胞、纤毛细胞中。综上所述,整合素β3在牦牛繁殖周期各阶段输卵管的不同部位均有表达,且存在表达差异,由此推测整合素β3对牦牛受精以及早期胚胎的发育发挥着重要作用。本研究结果为进一步探索整合素β3对牦牛生殖繁育的作用提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2542-2549. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2542
为探究不同发育期及授粉方式对设施甜瓜稳定同位素比值变化的影响,本研究基于元素分析——稳定同位素比率质谱(EA-IRMS),测定在不同发育期和授粉方式中设施甜瓜的4种稳定同位素比值(δ13C、δ15N、δ18O和δ2H),采用单因素方差分析法解析激素授粉和中华蜜蜂授粉对甜瓜稳定同位素比值的差异性。结果表明,在相同的种植和环境条件下,自然分馏效应导致设施甜瓜在不同发育时期的同位素差异。在甜瓜发育期间,不同授粉方式设施甜瓜的δ13C、δ15N和δ18O值较稳定,无显著差异(P>0.05),而在发育30 d时激素授粉与蜜蜂授粉甜瓜的δ2H值分别为-43.63‰和-53.50‰,存在显著差异(P<0.05)。本研究初步揭示了稳定同位素在甜瓜发育过程中以及不同授粉方式下的分馏情况,其中δ2H值可作为甜瓜授粉方式的一项标识性指标,对丰富设施甜瓜溯源体系具有重要意义。
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核农学报. 2021, 35(11): 2550-2558. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2550
为探究竹叶黄酮联合电子束辐照处理对鳗鱼鲞挥发性风味物质形成的作用,本试验对比了传统道地工艺鳗鱼鲞、工厂工艺鳗鱼鲞和竹叶黄酮联合电子束辐照处理工艺鳗鱼鲞的感官品质和挥发性风味物质。结果表明,0.25%竹叶黄酮联合6 kGy电子束辐照处理后鳗鱼鲞的感官评价在气味、滋味、组织状态、色泽及质地方面与传统加工方式较为接近;鳗鱼鲞的挥发性化合物以烃类、醛类和醇类为主,1-戊烯-3-醇、2,7-辛二烯-1-醇、壬醛、戊醛、癸醛等化合物对鳗鱼鲞总体风味形成有重要贡献;添加低剂量的竹叶黄酮在抑制鳗鱼鲞脂肪氧化的同时基本不会对鳗鱼鲞的风味造成影响,而电子束辐照在一定程度上会促进鳗鱼鲞风味物质的增加,且辐照剂量越大,化合物含量越高。综合考虑,采取0.25%竹叶黄酮联合6 kGy电子束辐照处理鳗鱼鲞较合适,可使鳗鱼鲞的风味接近传统加工方式。本研究结果为鳗鱼鲞的新型工艺研发提供了参考。
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核农学报. 2021, 35(11): 2559-2568. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2559
为探究外源乙烯催熟徐香猕猴桃的过程中乙烯缓释剂用量、处理时间及贮藏温度对品质的影响,确定可靠的徐香猕猴桃催熟工艺参数,本研究以徐香猕猴桃为原料,乙烯缓释剂用量、处理时间及贮藏温度为影响因素,果实硬度、可溶性固形物、Vc含量、可溶性蛋白含量、总酚含量及感官评分等为响应值进行响应面试验,采用主成分分析法提取特征指标,通过响应面法分析并建立特征指标的二次回归模型并优化参数;利用遗传算法对特征指标进行多目标优化并与响应面优化结果进行比较。结果表明,硬度及总酚含量在主成分分析结果中累计贡献率为63.861%,可作为反映催熟后猕猴桃品质的特征指标;响应面分析得到的优化工艺参数为:乙烯缓释剂用量3.34 g·10kg-1、处理时间27.72 h、贮藏温度4.21℃;遗传算法多目标优化得到的工艺参数为:乙烯缓释剂用量3.36 g·10 kg-1、处理时间27.68 h、贮藏温度4.38℃,2种方法的优化结果基本一致。综上,优化工艺可行且硬度、总酚结合Vc含量能够较好地评价乙烯催熟徐香猕猴桃的综合品质。乙烯催熟徐香猕猴桃的最佳工艺参数为:乙烯缓释剂用量3 g·10kg-1、 处理温度25℃、处理时间28 h、贮藏温度4℃。经后期验证,使用该参数催熟徐香猕猴桃,其后熟时间缩短至5 d左右,较未处理组的后熟时间大大缩短。该优化工艺参数可为满足猕猴桃鲜果销售市场需求,保持果实后熟品质提供一定的参考依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2569-2577. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2569
为促进对马面鱼皮资源的综合利用,开发高附加值产品,本试验以DPPH自由基清除率和水解度(DH)为评价指标,探讨马面鱼皮胶原蛋白的最佳酶解工艺,并采用超滤和凝胶柱层析法分离制备抗氧化肽,通过超高效液相色谱-质谱联用(UPLC-MS)法对其进行结构解析。此外,还探讨了pH值、温度及体外模拟消化对多肽抗氧化活性的影响。结果表明,利用双酶分步酶解法可制备高活性抗氧化多肽,即在底物浓度3%,加酶量3 600 U·g-1以及温度50℃的条件下先用Proteasea A ‘Amano’2G酶解3 h,再用酸性蛋白酶酶解2 h,清除DPPH自由基的IC50值为13.03 mg·mL -1。经超滤及柱层析分离后,可得到抗氧化活性较高的A1组分,其清除DPPH自由基的 IC50值为1.80 mg·mL-1。稳定性研究结果表明,所制备的胶原蛋白抗氧化肽热稳定性好,在偏酸性条件下能保持较高的活性,经体外模拟胃肠消化后仍能保持较高的抗氧化活性。根据UPLC-MS分析推测A1的氨基酸序列可能为Gly-Glu-Gly-Ala-Cys-Asn或Asn-Glu-Gly-Ala-Cys-Gly。本研究结果为马面鱼皮的高值化利用及高活性抗氧化肽的筛选提供了一定的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2578-2588. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2578
为综合评价香榧营养品质,本试验以浙江省8个不同地区共32份香榧生籽样品为研究对象,对包括宏量营养素、矿质元素及维生素E在内的38项营养品质指标含量进行差异性分析及相关性分析,建立模糊数学综合评价模型以评价其营养品质。结果表明,不同地区香榧营养品质指标含量存在一定差异,宏量营养素中可溶性糖与淀粉的变异系数相对较大,微量营养素中钠的变异系数最大。相关性分析结果表明,脂肪与蛋白质、淀粉间存在较强的负相关,多数氨基酸间表现为极强的正相关,亚油酸与金松酸、硬脂酸与油酸两组脂肪酸在组内具有较强的正相关,组间表现为较强负相关。模糊数学综合评价结果显示磐安县、东阳市与诸暨市3个地区宏量营养素指标评分较高;微量营养素评分较高的为柯桥区、嵊州市与松阳县,整体综合评分在0.403~0.528之间。本研究结果为香榧营养品质评价及产品分级利用提供了研究基础与参考依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2589-2597. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2589
为探究番石榴结合态多酚对小鼠肠道菌群的影响,本试验将CD-1小鼠分为空白组、高浓度组(500 mg·kg-1)和低浓度组(100 mg·kg-1)3组,在灌胃5周后,收集小鼠的无菌粪便,扩增肠道菌群16S rRNA基因高变域V3-V4,通过16S rRNA基因扩增子测序技术检测小鼠肠道菌群的α多样性、β多样性,以及门、属水平的物种组成。结果表明,与空白组相比,低浓度组中菌群的均匀性和丰富度显著提高(P<0.05);基于门水平分析,厚壁菌门、拟杆菌门和疣微菌门3个菌门的相对丰度值较大;在属水平中,高低浓度组均能降低拟杆菌属相对丰度,低浓度组能提高乳杆菌相对丰度,并且高浓度组中艾克曼菌属的相对丰度大幅提高。综上所述,番石榴结合态多酚能提高小鼠肠道菌群的均匀性和丰富度,且对菌群结构具有调节作用,既能提高益生菌的相对丰度,也能降低有害菌的相对丰度。本研究结果可为番石榴结合态多酚的活性研究和实际应用提供理论参考。
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核农学报. 2021, 35(11): 2598-2605. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2598
为研究海藻中铬的形态和含量,本试验采用IonPac CG5A(4 mm×50 mm)阳离子色谱柱,考察并优化络合剂的种类和浓度、流动相的种类和浓度、pH值、温度及游离态铬的提取方式等条件对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)分离效果的影响。采用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)对Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)进行分析,并利用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定海藻中总铬、结合态铬、游离态铬的含量。结果表明,海藻样品在40℃超声条件下,以5 mmol·L-1吡啶-2,6-二羧酸(PDCA)的硝酸铵溶液(pH值7.0)为络合剂提取10 min,以50 mmol·L-1硝酸铵溶液作为流动相,可同时测定海藻中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ),该方法操作简单,灵敏度和准确度高。此外,海藻中的铬主要以结合态形式存在,游离态铬的含量较低,且游离态铬以Cr(Ⅲ)形态存在为主。Cr(Ⅵ)形态较少,且含量均低于检出限。本试验通过建立海藻中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)分析方法并对海藻中各种形态铬的含量进行分析检测,为相关标准的制定提供了分析方法和数据支撑。
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核农学报. 2021, 35(11): 2606-2615. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2606
为研究添加堆肥污泥对酸性砂土养分和肥力的影响,并探究污泥施用后的养分积累风险,本研究采用盆栽试验,通过施用不同量堆肥污泥,研究两年连续小麦-玉米轮作模式下酸性砂土养分和肥力变化规律,并利用有机指数(OI)和单因子标准指数(Si)分别针对砂土有机碳(OC)和全氮(TN)、全磷(TP)进行积累风险评价。结果表明,连续两年在酸性砂土上施用污泥提高了土壤的有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷、有效钾含量、pH值和土壤综合肥力指数(IFI),均随污泥施用量的增加呈上升趋势。砂土中连续两年污泥施用,土壤有机指数(OI)等级表现为Ⅰ级清洁型,故污泥添加导致土壤有机碳的淋失风险较小;全氮的Si等级同样为Ⅰ级清洁型,而土壤全磷的Si在2017年小麦和玉米季污泥施用量为37.50 t·hm-2时,达到Ⅱ级较清洁型,因此与氮素相比,污泥施用增加了砂土磷素淋失风险。可见,污泥农用可以改善酸性砂土的养分状况,但也需要注意污泥过量施用造成的养分积累风险。本研究结果为污泥在酸性砂土的合理施用提供了依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2616-2625. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2616
为探究优化栽培管理对四川丘陵旱地不同穗型小麦分蘖质量与产量形成的影响,本研究于2017—2019年,以大穗型品种川麦104和多穗型品种川农16为材料,在秋闲季秸秆覆盖配施干猪粪条件下适期早播形成优化栽培管理,并以当地常规栽培管理为对照,解析优化栽培管理对小麦分蘖质量与产量形成的影响。结果表明,优化栽培管理下有效分蘖发生速率提高65.7%,发生期较常规栽培缩短1.6 d,第一、第二叶位分蘖发生率分别提高8.0和27.4个百分点,拔节时第一、第二叶位分蘖叶龄分别达到4.1和3.1;优化栽培管理提高了小麦拔节期N含量和非结构性碳水化合物(NSC)含量,开花期NSC含量也较常规栽培管理提高1.0~3.4个百分点;优化栽培管理下拔节期、开花期、成熟期干物质积累量显著增加,主茎干物质积累量分别提高39.8%、12.7%和9.9%,分蘖干物质积累量分别提高99.2%、35.3%和37.1%,且成熟期分蘖干物质占比较常规栽培管理增加6.2个百分点,收获指数由0.40增加到0.45(两品种两年均值)。通径分析表明,有效穗是限制两种穗型小麦产量提升的关键因子,优化栽培管理下川麦104有效穗增加11.0%~18.4%,增产13.5%~30.5%;川农16有效穗增加4.5%~8.7%,增产22.2%~23.7%。研究认为,秋闲季秸秆覆盖配施干猪粪条件下适期早播形成的优化栽培管理,可充分发挥系统优势,促进植株氮素吸收和光合生产,减弱主茎与分蘖的非对称竞争,促进优势分蘖成穗、增产,是适合四川丘陵旱地绿色丰产的栽培管理模式,配合大穗型小麦增产效果更佳。
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核农学报. 2021, 35(11): 2626-2633. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2626
为明确不同酸碱度生物有机肥配施石灰、绿肥改良酸性植烟土壤的效果,本研究采用盆栽试验,研究了石灰(T1)、石灰+绿肥(T2)、酸性生物有机肥+石灰+绿肥(T3)、碱性生物有机肥+石灰+绿肥(T4)等组成的4种不同改土物料组合对酸性植烟土壤pH值、烤烟生长和干物质与氮磷钾积累分配的影响。结果表明,酸性植烟土壤施用不同改土物料组合,可使土壤pH值提高0.79~1.12,改善烤烟农艺性状,促进烤烟根系生长,使烟叶SPAD值增加0.42~2.76,烟株干物质积累提高18.05%~61.42%;除T3外,烟株氮积累总量提高1.42%~14.07%;磷积累总量提高29.76%~98.08%;钾积累总量提高22.48%~105.47%;同时促进了干物质与钾向烟叶中分配。与其他处理相比,石灰和绿肥配施碱性生物有机肥(T4)更有利于提高酸性土壤pH值,有利于烤烟干物质和氮、磷、钾养分的积累;但石灰和绿肥配施酸性有机肥(T3)更有利于增加烤烟根系数量,有利于增加氮、磷、钾养分在烟叶中的分配比例。本研究表明石灰、绿肥和生物有机肥配合施用可提高酸性土壤改良效果,以石灰+绿肥+碱性生物有机肥最好,其次是石灰+绿肥+酸性生物有机肥。本研究结果为湖南省湘西酸性植烟土壤改良提供了理论依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2634-2644. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2634
为探究抽穗扬花期低温胁迫对不同晚稻品种生理特性的影响,本研究以2个耐冷品种(岳优27、昌粳225)和2个冷敏感品种(泰丰优208、黄华占)为试验材料,于抽穗扬花期在人工气候室进行低温处理,分析其光合特性、抗氧化酶活性、穗部性状与稻米品质等。结果表明,随着低温处理时间的延长,各晚稻品种花粉活力均降低,除过氧化氢酶(CAT)外的抗氧化酶活性、丙二醛(MDA)及可溶性蛋白(SP)含量都有不同程度的增加,其中超氧化物歧化酶(SOD)活性和SP含量呈先增加后降低的趋势,而CAT活性呈先降低后增加的趋势,结实率和千粒重呈降低趋势。低温胁迫也会影响稻米品质及稻米RVA值,具体表现为随着低温处理时间的延长,各晚稻品种精米率降低,垩白粒率、垩白度和胶稠度增加,直链淀粉与粗蛋白含量呈先增加后降低的趋势;峰值黏度、崩解值逐渐降低,冷胶黏度、回复值和消减值逐渐升高。相较于冷敏感品种泰丰优208和黄华占,耐冷品种岳优27和昌粳225的抗氧化酶活性和SP含量较高,MDA含量较低;结实率和千粒重降低幅度较小,花粉活性降低幅度也较小,其中在第5天昌粳225降幅最小,为4.38%;稻米品质中精米率、垩白粒率、胶稠度、直链淀粉含量和蛋白质含量变化幅度较小,而垩白度增加幅度较大,RVA谱中峰值黏度降低幅度较大,热浆黏度反应较慢,而冷胶黏度和回复值较先达到最大值,崩解值和消解值的变化幅度较小。综上,耐冷品种岳优27和昌粳225抽穗扬花期相较于冷敏感品种泰丰优208和黄华占表现出较强耐受低温胁迫的能力。本研究结果可为抽穗扬花期耐低温双季晚稻的选育与栽培提供一定的理论参考。
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核农学报. 2021, 35(11): 2645-2654. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2645
为探讨功能菌型复合肥及化肥减量条件下栽培蔬菜的养分吸收特性及利用特征,在露地和大棚种植体系下,以结球甘蓝为试验材料,采用田间小区试验研究不同养分配比功能菌型复合肥及减量施用对结球甘蓝物质积累、养分吸收及肥料利用率的影响。结果表明,不同种植体系下,施肥处理对结球甘蓝生长后期干物质累积及N、P、K养分吸收速率,收获期N、P、K累积及肥料利用率效应显著。与常规施肥处理相比,露地和大棚种植体系下施用功能菌型复合肥处理结球甘蓝收获期干物质累积量分别增加2.4%~5.7%和4.9%~10.8%,N肥吸收利用率分别增加10.8~35.4和9.4~57.6个百分点。减量25%功能菌型复合肥处理较等量处理结球甘蓝N累积量分别增加2.6%~2.7%(露地)和4.4%~10.8%(大棚),P累积量分别增加1.6%~1.9%(露地)和7.0%~8.2%(大棚),K累积量分别增加1.5%~2.3%(露地)和0.9%~2.0%(大棚)。结球甘蓝各生育阶段对N、K(露地)吸收速率变化表现为结球-收获期>莲座-结球期>苗期-莲座期,而对P、K(大棚)吸收速率变化表现为莲座-结球期>结球-收获期>苗期-莲座期。施用功能菌型复合肥在一定程度上能有效增加不同种植体系中结球甘蓝植株N、P、K养分吸收速率及养分累积,从而提高蔬菜的肥料利用效率。总体而言,在不同种植体系下,施用不同养分配比功能菌肥可有效提高结球甘蓝的物质积累、养分吸收及肥料利用率,且适宜减量施用能进一步增加其作用效果,但应根据土壤肥力特征、作物需肥特性及栽培管理模式合理地进行选择施用。
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核农学报. 2021, 35(11): 2655-2663. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2655
为探究延迟采收对豫中烤烟上部叶生理指标和代谢组学的影响,本研究以中烟100为试验材料,研究延迟采收对上部叶抗氧化性指标、氮代谢关键酶活性、还原糖含量以及代谢组学的影响。结果显示,随着延迟采收时间的延长,烟叶中抗氧化系统中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性逐渐降低,丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量较常规采收时上升。与常规采收相比,延迟采收8 d时烟叶中还原糖含量达到最高,增加了97.10%。氮代谢中的关键酶硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性随着采收期延长逐渐降低,延迟16 d时活性达到最低。不同处理的上部叶代谢物经过时间序列分析(STEM)发现变化趋势相似的代谢物聚为一类,经过代谢途径分析(KEGG)发现,随着采收期的延长,主要富集在萜类化合物和类固醇的生物合成,D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、不饱和脂肪酸的生物合成,托品烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成等代谢途径中的代谢物表达持续下调,富集在淀粉和蔗糖代谢途径、酪氨酸代谢、植物激素的生物合成等途径中的代谢物在延迟采收8 d时表达下调。综上表明,豫中烟区烤烟上部叶延迟采收8 d为最佳采收期。本研究为确定豫中上部烟叶的适宜采收时间,科学指导田间采收提供了重要的理论依据。
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核农学报. 2021, 35(11): 2664-2673. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2664
为筛选适宜于西北旱作区沟垄集雨系统下马铃薯生长和产量提高的降解地膜类型,于2015—2016年设置两年田间试验,以平作不覆盖为对照(CK),研究生物地膜(DS)、麻纤维地膜(DM)和液态地膜(DY)的降解特征、土壤水热效应及其对马铃薯生长、产量的影响。结果表明,两年试验期内不同类型降解地膜的降解失重率整体表现为DY>DM>DS,DY完全降解,DM和DS两年平均降解失重率达72.3%和38.3%。两年生育期平均土壤蓄水量各处理表现为DS>DM>DY≈CK,DM和DS在生育关键期(播后70 d)有效增加0~160 cm层土壤蓄水量,2015年较CK分别增加29.0%和15.6%,2016年分别增加17.8%和11.6%;而DY与CK无显著差异。与CK相比,DY在播后30~50 d土壤保温效应显著,DM 在播后0~70 d土壤增温效果尤为显著;在播后110 d各处理土壤增温效应差异不显著。土壤水分、温度与马铃薯总产量Pearson相关分析表明,播后30 d土壤水分、温度对马铃薯总产量的形成至关重要,且播后70~90 d土壤水分对总产量的影响高于土壤温度。与CK相比,DM、DS和DY的马铃薯产量2015年分别显著增加20.3%、17.4%和9.2%,2016年分别显著增加18.1%、17.0%和12.2%;DS、DM的水分利用效率2015年分别显著增加24.1%和24.5%,2016年分别显著增加23.1%和15.2%。两年马铃薯纯收益均以DM最高,较CK分别显著增加47.8%和32.4%。综上,沟垄集雨种植下可降解地膜沟覆盖能显著改善旱地土壤水热环境,提高马铃薯产量、水分利用效率和纯收益,以沟覆盖麻纤维地膜处理效果最佳。本研究结果为降解地膜覆盖种植应用于西北旱作区马铃薯农业生产提供了理论依据和技术参考。
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核农学报. 2021, 35(11): 2674-2679. https://doi.org/10.11869/j.issn.100-8551.2021.11.2674
为探究不同施氮量下2种浮萍[青萍(Lemma minor)和紫萍(Spirodela polyrrhiza)]对稻田田面水氮含量动态的影响,设置5个氮梯度(0、90、180、270、360 kg N·hm-2),研究浮萍对稻田田面水氨态氮(${NH_{4}}^{+}$-N)、硝态氮($NO_{3}^{-}$-N)及全氮含量动态的影响。结果表明,田面水${NH_{4}}^{+}$-N和全氮含量随着施氮量的增加而增加,添加2种浮萍的稻田田面水${NH_{4}}^{+}$-N含量随培养时间延长呈逐渐降低的趋势。通过对不同氮梯度下${NH_{4}}^{+}$-N含量进行比较分析,发现添加紫萍的田面水${NH_{4}}^{+}$-N含量较青萍低,表明添加紫萍更有利于减少稻田${NH_{4}}^{+}$-N的流失。在N270和N360处理下,全氮含量在整个培养期间呈先降低后升高再降低的趋势,表明高氮量输入(270 及360 kg N·hm-2)下,添加的浮萍在前期氮素浓度较高时可吸收氮素,而在后期浓度较低时可通过自身腐解向田面水中释放氮素,从而提高后期(培养30 d)田面水氮含量,对于降低施肥初期田面水氮素径流流失风险和保证施肥后期作物的氮营养供应具有重要的作用。本研究为通过放养浮萍优化稻田氮素利用、减少稻田氮素流失提供了理论依据。
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